Все о вальцовке

Благодаря точности и удобству обработки, вальцевание металла и цилиндрических обечаек используется уже на протяжении нескольких сотен лет и всегда остается актуальным. Современные приспособления для вальцовки конусов и композита применяются как в промышленных масштабах, так и в домашнем хозяйстве. В зависимости от вида станка, обработку можно производить самостоятельно, если изучить все о вальцовке и разновидностях оборудования.

Вальцовка, вальцевание – это технологическая операция или процесс деформации различного листового металла. Например, жести, меди, стали, а также ряда полимерных композитных материалов. В ходе вальцевания, путем пропускания через специальные вращающиеся ролики листовой материал равномерно сгибается и приобретает определенную форму. На выходе получаются цилиндрические, конусообразные и другие фигурные изделия, в зависимости от типа и настроек оборудования.

Реже термин «вальцевание» применяется в отношении технологической обработки металлических труб, когда производится деформация крайнего участка среза изделия для увеличения или уменьшения диаметра. После обработки одинаковые изначально по диаметру трубы соединяются между собой – плотно вставляются одна в другую. Например, при деформировании трубы по радиусу для ее прочного и герметичного закрепления в посадочном месте трубной решетки теплообменного аппарата. Расчет такой обработки производится по формуле: D' = D о + Δ + K×S, в которой:

• D' – показатели внутреннего диаметра заготовки после обработки;
• D о – внутренний диаметр крайнего среза до вальцевания;
• Δ – диаметральный промежуток между трубой и трубной решеткой;
• S – толщина стенок заготовки;
• K – коэффициент вида теплообменного аппарата, показатель колеблется от 0,1 до 0,2.

Сложность данного вида вальцовки определяется двумя главными техническими характеристиками.

1. Диапазон – разница между изначальным внутренним диаметром заготовки и размерами, до которых она может быть радиально увеличена, то есть деформирована.
2. Глубина – длина отдельного участка заготовки, на которую допустимо производить деформацию.

Для полноценного же вальцевания листового материала согласно требованиям ГОСТ необходимо специальное оборудование – вальцовочные станки. От мощности и технических возможностей оснащения будет зависеть тип обработки, вид готовой продукции, скорость вальцовки, а также точность и другие конструкционные показатели изделий.

Данный вид деформации металла используют для обработки и производства различных изделий. Например, при подготовке готовой продукции к штамповке или как первичную переработку. Вальцеванию подлежит не только листовой металл или сплавы, но также трубы, прутки, профили, полимерные материалы из резиновых смесей, пластика или пластмасс. После вальцовки или холодной штамповки структура материала становится более плотной, существенно улучшаются его технические характеристики. В зависимости от типа и настроек станка, в ходе обработки получают изделия в форме:

• цилиндра;
• овала;
• конуса;
• квадрата.

С помощью вальцовочного оснащения сегодня производят широкий ряд изделий для различных областей и сфер деятельности:

• цилиндрические обечайки;
• композитные панели;
• широкие ленточные пилы;
• швеллера для кондиционеров;
• профилированные металлические уголки;
• декоративные строительные элементы.

Вальцевание необходимо не только для изготовления новой продукции, но и для различных предварительных, дополнительных и последующих видов обработки металла и композитов – уплотнения, сдавливания или сплющивания заготовок. На вальцовочном оборудовании поверхность заготовок приобретает равномерный лоск, убираются неровности, шероховатости, материал становится одинаковой толщины по всей плоскости. Учитывая, что заготовки могут иметь различные формы и конфигурации, для создания необходимой конструкции подача листа производится по одному из трех направлений.

1. Поперечная – при вальцевании длинных элементов незамкнутого трубного проката.
2. Продольная – для обработки коротких элементов и заготовок незамкнутых труб.
3. Винтовая – для производства изделий, не предполагающих последующую сварку стыка.

Благодаря развитию современных технологий, методику вальцевания используют как на предприятиях, так и в домашних условиях с помощью миниатюрных компактных ручных станков и специального инструмента. Оснащение при этом можно изготовить самостоятельно своими руками. В производственных же цехах для вальцовки материалов задействуют профессиональное крупногабаритное оборудование с электрическим или гидравлическим приводом.

Вальцевание применяется для обработки многих видов материалов, различных по своей форме и структуре. Поэтому и профильное оборудование может существенно отличаться типом конструкции, предназначением и техническими возможностями. Современные вальцовочные станки, как для профессионального промышленного, так и для домашнего использования классифицируются на четыре основных вида, в зависимости от устройства силового привода.

Ручные станки в основном используются лишь в домашнем хозяйстве для бытовых целей, при единичном производстве или обработки материалов. Такие агрегаты просты в эксплуатации, для работы с ними не требуется специальных знаний, а главное – они автономны и не нуждаются в дополнительном питании. Благодаря компактным габаритам, высокой надежности и долговечности оборудование очень популярно среди домашних мастеров и в небольших цехах на предприятиях.

Существенный полюс ручных вальцовочных станков – низкая стоимость при высоком качестве обработки. Собрать установку можно своими руками и свети затраты к минимуму. Главный минус ручного оснащения – оно не позволяет обрабатывать материалы толщиной более 2 мм. Важным недостатком является и необходимость прилагать существенную физическую силу – положение подвижного рабочего вала регулируется вручную, процесс вальцевания, то есть подача материала, также осуществляется в ручном режиме.

В электрических аппаратах подача материала происходит за счет силового электромотора, от его мощности будут зависеть и возможности оборудования – скорость работы, типы обрабатываемых материалов, габариты самого вальцовочного оснащения. Электрические вальцовочные станки упрощают работу, но из-за необходимости подключения к сети снижается их мобильность. Как правило, такое оборудование устанавливается стационарно в просторных цехах, больших производственных помещениях предприятий. Электрические станки позволяют обрабатывать листовой материал толщиной 4-6 мм.

Из недостатков отмечают и значительные затраты на электроэнергию – чтобы сократить расходы производства, можно воспользоваться маломощным оборудованием до 20 кВт. Станок небольшой мощности справится с задачей не так быстро, но позволит сэкономить на электроэнергии и снизить себестоимость изделий. Электрические вальцовочные станки высокой мощности обычно используются лишь на крупных промышленных предприятиях, ориентированных на массовое производство или обработку крупногабаритных заготовок.

Вальцовочное оборудование с гидравлическим приводом является самым мощным в своем роде – на таких станках обрабатываются материалы толщиной до 10 мм. Гидравлические станки относятся к тяжелому классу, они в несколько раз превосходят по мощности и возможностям ручные и электромеханические установки. Используются аппараты с гидравлическим приводом в основном на крупных производственных предприятиях – энергетических, машиностроительных или судостроительных комбинатах.

Практически все современные гидравлические станки оснащаются компьютерным программным управлением – ЧПУ. По сравнению с другими видами, агрегаты имеют и более сложную конструкцию, в которой задействовано большое количество рабочих элементов.

Главный рабочий узел любого вальцовочного оборудования – литая станина из прочных металлических сплавов или чугуна. На станину, размеры которой зависят от типа оснащения, монтируется специальное деформирующее устройство, состоящее из нескольких продольных валков. Два рабочих валка фиксируются намертво (являются неподвижными), а третий или четвертый элемент обеспечивают вращение заготовки в процессе работы. В некоторых станках подвижные валки могут также перемещать и по вертикали, позволяя производить более широкий ряд изделий, обрабатывать большее количество типов материалов.

Верхний валок монтируется на станине таким образом, чтобы при необходимости его можно было быстро снять или перенастроить для производства изделий с разным сечением. Его регулировка осуществляется специальным инструментом – единым винтом или механизмом храпового типа, а в автоматических вальцовочных станках это действие выполняется программно. Под регулировкой подразумевается изменение технологических характеристик оборудования – увеличение или уменьшение зазора между валками. Использование специальных валков с рабочими канавками на поверхности позволяет обрабатывать и сгибать не только листовой материал, но также металлические прутки или проволоку.

Ручные станки оснащаются, как правило, тремя валками, так как большее количество элементов затруднит процесс обработки. Если установить четвертый валок, то для гибки ряда материалов физической силы уже будет недостаточно. Количество валков на электромеханическом вальцовочном станке – от 3 до 4, все зависит от их размеров и мощности двигателя. Все профессиональные гидравлические агрегаты оснащаются четырьмя рабочими валами.

Независимо от типа вальцовочного оборудования, закругление материала или заготовки происходит за счет третьего подвижного рабочего валка. От его положения и зазора между ним и двумя ведущими элементами будет зависеть форма будущего изделия, его радиус – чем больше расстояние между валками, тем больше радиус заготовки. Если валки установлены на станке параллельно друг другу, то обрабатываемые детали приобретают цилиндрическую форму.

При размещении третьего вала под определенным углом форма изделий будет конусообразная. Четвертый же валок обеспечивает предварительную подгибку листового материала, на большинстве современных станков он оснащается дополнительным пневматическим приводом. При необходимости станки комплектуются валками с полированной, прорезиненной или особо твердой поверхностью.

О том, какие бывают вальцовки, смотрите в следующем видео.